1、1,問題解決（1）,思維的普遍形式是問題解決。當(dāng)我們提出“這是什么？”“為什么”這些問題時(shí)，我們就開始了思維活動(dòng)。 問題解決的研究在心理學(xué)中有較長的歷史。,2,問題解決（2）,當(dāng)一個(gè)人埋頭思考時(shí)，其過程是十分隱蔽的。今天的實(shí)驗(yàn)心理學(xué)不僅研究問題解決的外部行為，而且還注意內(nèi)部心理機(jī)制的研究。 問題的任務(wù)是用從0到9的數(shù)字分別代替這些字母并要求算式計(jì)算正確，作為提示，D=5。,3,問題解決（3）,兩個(gè)火車站相距100km，某天下午2點(diǎn)，兩個(gè)火車頭相向開出。一個(gè)火車的速度為60km/h，另一個(gè)火車的速度為40km/h，當(dāng)火車頭開始行走時(shí)，一只鳥突然出現(xiàn)在第一個(gè)火車頭前面而向第二個(gè)火車頭飛去，當(dāng)鳥到達(dá)

2、第二個(gè)火車頭時(shí)，它又立即以原來的速度向第一個(gè)火車頭飛去，鳥以80km/h的速度在兩個(gè)火車頭之間來回飛。問：在兩火車頭相遇時(shí)鳥飛了多少公里？,4,第十章 思維和問題解決,思維研究的兩種方法 思維和問題解決研究中的各種變量 問題解決的早期研究 問題解決的計(jì)算機(jī)模擬 思維的計(jì)算機(jī)模擬的局限性 推理 決策,5,一、思維研究的兩種方法,Historically, there have been two primary approaches to the study of problem solving that have different emphases. Both have been very i

3、nfluential on the study of thinking and the study of learning. The two approaches represent a bottom-up (data-driven) analysis and top-down (conceptually driven) analysis analogous to the ways of examining perception. Thorndikes Trial-and-Error Learning Insight in Khlers Chimpanzees,6,Thorndikes Tri

4、al-and-Error Learning (1),In some interesting early experiments, Thorndike (1898) studied problem solving in cats. He placed them in specially constructed puzzle boxes with food placed outside. The cats problem was how to escape from the box and obtain the food. In some cases, the appropriate soluti

5、on was simply clawing down a rope, but sometimes there were as many as three different solutions the cat could use. Thorndike observed the the cats performance on successive trials in the puzzle box and measured the amount of time it took them to escape on each trial. On the first trial, the cat wou

6、ld try a variety of strategies in attempting to escape the box and would strike out in an undirected manner at nearby objects. Eventually, the cat would claw at the rope that released it from the cage. It seemed completely accidental, at lease at first. On successive occasions, though, the cats bega

7、n to escape from the box more quickly and systematically each time. Nonetheless, the guiding principle that seemed to govern the cats solution attempts was one of trial-and-error learning.,7,Thorndikes Trial-and-Error Learning (2),In his analysis of trial-and-error learning, Thorndike was particular

8、ly concerned with success. It seemed obvious that the success of a correct movement caused it to be impressed or learned. The effect of the movement was to lead to success. These early experiments led to the law of effect and the concept of reinforcement.,8,Insight in Khlers Chimpanzees (1),Wolfgang

9、 Khler, a German psychologist, conducted research on the problem-solving capacities of chimpanzees. Many of the problems he used could not be solved in a simple, direct way, as could Thorndikes puzzle-box problem, in which the cat merely had to claw at a rope. Instead, solutions required a more roun

10、dabout approach. Khler discussed his research in a book published in German in 1921 and translated into English as The Mentality of Apes (1927).,9,Insight in Khlers Chimpanzees (2),In one problem, Khler dangled a banana out of reach of the chimpanzees. It was too far above them for them to reach it,

11、 even with the aid of a stick placed within their enclosure. A more indirect solution to the problem was required. Khler describes in detail attempts of the chimps to obtain the banana. Usually, they would first try out various direct strategies of obtaining it, like reaching and poking at it with t

12、he stick. Failing with these methods, they would then seem to engage in various random acts or often apparently give up on the problem altogether. Somewhat later, however, a chimp would suddenly implement the appropriate solution to the problem. The solution in this case was to stack some crated tha

13、t were in the enclosure on top of one another and then climb up them to reach the banana.,10,Insight in Khlers Chimpanzees (3),Khler emphasized the importance of insight in solving the problem. After a period of random activity or no activity at all, the chimp suddenly conceived of the boxed as rela

14、ted to the problem. Once this insight was achieved, implementing the solution was quite simple. Khlers top-down approach to problem solving emphasized its structured, planned, and conceptual nature, rather than its trial-and-error aspect. Khler was a member of the Gestalt school of psychology, which

15、 in general was opposed to the more elementary type of analysis of behaviorism that grew, in part, from work such as Thorndikes.,11,二、思維研究中的各種變量（1）,Dependent Variable There are three primary ways to measure the process of problem solving. The first and most obvious thing to measure is the number or

16、proportion of subjects in different conditions that are able to solve the problem within a time limit. The second measure of performance in solving the problem: latency, or the time taken to solve the problem. A third measure that can be used in some problem-solving situations where more than one so

17、lution is possible is the quality of the solution. It must be possible to rank the solutions on an ordinal scale; in other words, it must be possible to order them from best to worst.,12,二、思維研究中的各種變量（2）,Independent Variable The primary independent variable in the study of problem solving is the mann

18、er in which the problem is presented. This can be varied in several different ways.,13,二、思維研究中的各種變量（3）,Control Variable Experiments concerned with problem solving and thinking are often more complicated than others in human experimental psychology; thus, this area requires a great deal of care to pr

19、oduce experimental control. Since it is typical in this field to use between-subjects designs, care must be taken to ensure that subjects in the different conditions are statistically equivalent, either by randomly assigning them to conditions or by matching them on some dimension such as IQ. Simila

20、rly, one must control as tightly as feasible all extraneous variables.,14,三、問題解決的早期研究,功能固定化（functional fixity） 定勢（set）的作用 躁聲,15,四、問題解決的計(jì)算機(jī)模擬,如果我們想了解被試在解決問題時(shí)頭腦內(nèi)發(fā)生的情況，則可以用口語記錄分析的方法，即出聲思維的方法。這種方法就是讓被試在解決問題時(shí)說出頭腦內(nèi)進(jìn)行的一切活動(dòng)，予以記錄，然后加以分析。 口語記錄分析法是認(rèn)知心理學(xué)進(jìn)行思維的計(jì)算機(jī)模擬收集經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法。 認(rèn)知心理學(xué)還假定，人是一個(gè)信息加工系統(tǒng)，信息加工系統(tǒng)也叫“符號操作系統(tǒng)”，

21、更常稱作“物理符號系統(tǒng)”。計(jì)算機(jī)也是一個(gè)物理符號系統(tǒng)。 將人腦比喻為計(jì)算機(jī)，就可以從一個(gè)已知的系統(tǒng)去加深對一個(gè)不甚清楚的系統(tǒng)的理解。這樣，我們可以用計(jì)算機(jī)程序來模擬人的思維過程。,16,五、思維的計(jì)算機(jī)模擬的局限性,思維的計(jì)算機(jī)模擬有其局限性。 首先，人腦是千百萬年進(jìn)化的產(chǎn)物，而計(jì)算機(jī)只是人腦的產(chǎn)物，這就是為什么幾個(gè)月的嬰兒可以識別母親的面孔而計(jì)算機(jī)無法做到的原因。人腦的工作方式與計(jì)算機(jī)的工作方式是不同的。 其次，僅在計(jì)算機(jī)輸出的結(jié)果方面模擬人的思維結(jié)果是不夠的。 第三，計(jì)算機(jī)無法對人的形象思維（不使用符號的思維）進(jìn)行模擬，而形象思維則是人解決問題，在科學(xué)、藝術(shù)、運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)造性活動(dòng)常常使

22、用的思維形式。 第四，雖然1997年美國深藍(lán)計(jì)算機(jī)與國際象棋世界冠軍G. Kasparov對弈有輸有贏，但專家預(yù)測，要使計(jì)算機(jī)與圍棋世界冠軍比賽達(dá)到現(xiàn)在的水平，至少還需要100年時(shí)間。,17,六、推理,推理（inference）是思維的形式。是指從若干已知判斷得出新的判斷的思維形式。它借助已有的知識對事物進(jìn)行間接的認(rèn)識。邏輯學(xué)家把推理分成歸納推理和演繹推理。 歸納推理（inductive inference）：即從具體的事例上升到一般的原則；演繹推理（deductive inference）：即從一般原則得出關(guān)于具體事例的結(jié)論，其主要形式為三段論。 相對而言，歸納推理總是從有限數(shù)量的具體事例中

23、得出一般的原則，其結(jié)論具有不肯定性；演繹推理的結(jié)論是從一般原則推導(dǎo)出來的，其具體結(jié)論是肯定性的。 推理常是有意識進(jìn)行的，但也存在無意識的推理。,18,（一）關(guān)系推理的研究（1）,邏輯學(xué)家區(qū)分了四種類型的演繹推理： 以“大于”、“恰好”和“在之后”等關(guān)系的邏輯屬性為基礎(chǔ)的關(guān)系推理。 以否定和諸如“如果”、“或”、“和”等連詞為基礎(chǔ)的命題推理。 以兩個(gè)前提，每個(gè)前提包含一個(gè)獨(dú)立的量詞（如“所有”、“一些”）為基礎(chǔ)的三段論推理。 以前提包含不止一個(gè)量詞為基礎(chǔ)的多量詞推理。,19,（一）關(guān)系推理的研究（2）,兩維空間推理的問題。所謂兩維是指物體之間不僅有左右關(guān)系，還有前后關(guān)系。 茶杯在碟子右邊， 盤子

24、在碟子左邊， 叉子在盤子前面， 勺子在茶杯前面， 叉子和勺子之間有何關(guān)系？,20,（一）關(guān)系推理的研究（2.結(jié)果）,盤子 碟子 茶杯 叉子 勺子,21,（一）關(guān)系推理的研究（3）,茶杯在碟子右邊， 盤子在茶杯左邊， 叉子在盤子前面， 勺子在茶杯前面， 叉子何勺子之間有何關(guān)系？,22,（一）關(guān)系推理的研究（3.結(jié)果）,盤子 碟子 茶杯 碟子 盤子 茶杯 叉子 勺子 叉子 勺子,23,（一）關(guān)系推理的研究（4）,茶杯在碟子右邊， 盤子在茶杯左邊， 叉子在盤子前面， 勺子在碟子前面。 以上推理的分布如何？,24,（一）關(guān)系推理的研究（4.結(jié)果）,盤子 碟子 茶杯 碟子 盤子 茶杯 叉子 勺子 勺子

25、叉子 在上面的分布種，叉子和勺子之間沒有共同的關(guān)系，研究者稱這樣的回答是無效的（without valid answers）。,25,（一）關(guān)系推理的研究（5）,心理模型理論：演繹推理是一種類似搜尋反例的語義過程，它把命題的表征看成是某種加工的輸入，人們根據(jù)這種加工建立起與言語所描述的情境相符合的心理模型，該模型認(rèn)為演繹推理的加工是以心理模型為基礎(chǔ)，而不是命題表征。 形式規(guī)則理論：演繹推理的步驟類似進(jìn)行邏輯論證的步驟，演繹推理依賴于推理的形式規(guī)則，這些規(guī)則類似邏輯運(yùn)算中的規(guī)則，因此，演繹推理是一種類似邏輯證明的語法過程。,26,（二）推理與工作記憶（1）,Baddeley（1998）曾指出，工

26、作記憶的概念和智力的概念有非常密切的聯(lián)系。 工作記憶與語言理解、注意及推理有著密切的關(guān)系，John Gabrieli等人運(yùn)用fMRI技術(shù)在被試解決Raven推理測驗(yàn)時(shí)掃描他們的腦區(qū)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)額葉、頂葉和顳葉皮層等腦區(qū)都有激活，而這些腦區(qū)正是空間、客體和言語工作記憶進(jìn)行時(shí)激活的腦區(qū)，Gabrieli認(rèn)為“推理似乎是工作記憶能力的總和?！?另外，演繹推理中心理模型（分布）的構(gòu)建、想象都是在工作記憶中進(jìn)行的，因此，推理與工作記憶有密切的關(guān)系也就是很自然的。,27,（二）推理與工作記憶（2）,線性推理（Linear reasoning）在80年代以前的研究多局限于線性三段論。線性三段論又稱關(guān)系推理，又

27、稱三項(xiàng)系列問題（three-term series problem）。在這種推理或問題中，所給予的兩個(gè)前提說明了三個(gè)邏輯項(xiàng)之間的可傳遞關(guān)系，如“A比B大，B比C大”，要求作出結(jié)論，說出哪個(gè)最大或哪個(gè)最小。由于三個(gè)邏輯項(xiàng)的關(guān)系是ABC，具有線性特點(diǎn)，故又稱線性三段論或三項(xiàng)系列問題。 線性推理中要正確得出結(jié)論，就必須對前提中的信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋碚?。在?shí)驗(yàn)研究中，通常給被試呈現(xiàn)兩個(gè)前提和一個(gè)相應(yīng)問題，要求他們盡快作出回答，記錄其反應(yīng)時(shí)和正誤。據(jù)此來探討信息的表征和推理的過程。 線性推理的加工過程不像歸納推理或演繹推理，每個(gè)客體之間沒有交叉或重疊的部分。,28,（二）推理與工作記憶（3）,Vandier

28、endonck和Vought（1997）研究了時(shí)空內(nèi)容的線性推理和工作記憶的關(guān)系。 在線性推理過程中要區(qū)分兩個(gè)過程，一是句子的加工過程，二是結(jié)果推理過程。首先給被試呈現(xiàn)各個(gè)前提句，一次一句。要求被試閱讀和理解句子并保持信息。以前的一些實(shí)驗(yàn)研究表明閱讀簡單的句子不需要語音環(huán)路的參與，至少聲音抑制沒有對簡單句子的閱讀產(chǎn)生影響。根據(jù)推理的心理模型理論，在加工中要形成句子的一個(gè)或多個(gè)心理表征，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行推理。如果表征是視空編碼形式，那么這需要視空加工系統(tǒng)的參與，同時(shí)對它的干擾將影響句子的加工和加工時(shí)間；如果是語音編碼形式，那么聲音抑制會(huì)干擾句子的加工；如果是以一種更抽象的形式來編碼，那么中央執(zhí)行系

29、統(tǒng)將對推理起作用，對它的干擾將影響推理的正確率和加工速率。所有的句子呈現(xiàn)完畢后，呈現(xiàn)要求被試回答的問題和選項(xiàng)，這時(shí)就進(jìn)入了結(jié)果推理過程。很有可能工作記憶的三個(gè)成分都參與了推理。,29,（二）推理與工作記憶（4）,在進(jìn)行推理任務(wù)的同時(shí)有次級任務(wù)分別來干擾推理任務(wù)，直至推理任務(wù)結(jié)束。 實(shí)驗(yàn)中采用的線性推理問題有三類，分別是一個(gè)、兩個(gè)和三個(gè)模型問題，要正確地推理必須建立一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)空間模型。這三種類型問題的難度依次增加，利用的工作記憶資源也增多。 實(shí)驗(yàn)分四組（三個(gè)實(shí)驗(yàn)組，一個(gè)控制組）。,30,（二）推理與工作記憶（5）,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 控制組和3個(gè)實(shí)驗(yàn)組在正確回答百分比上都達(dá)到了顯著差異，表明工

30、作記憶的3個(gè)成分都可能參與了線性推理過程，而且聲音干擾的程度強(qiáng)于視空干擾和中央執(zhí)行系統(tǒng)干擾。 句子的加工時(shí)間方面，從被試閱讀句子的時(shí)間來看，只有在視空干擾和中央執(zhí)行系統(tǒng)干擾條件下的閱讀時(shí)間顯著長于控制組，而語音干擾組的時(shí)間短于控制組。表明聲音的干擾對于被試?yán)斫夂捅３志渥有畔]有影響，而視空干擾和中央執(zhí)行系統(tǒng)干擾對其有很大影響。很有可能心理表征是視覺空間編碼形式，有一些研究也表明線性推理中建立的心理表征是空間形式的模型。中央執(zhí)行系統(tǒng)可能起著控制過程的作用。 推理要求的分布數(shù)目越多，推理難度就越大，推理的正確率降低。這說明推理越復(fù)雜，對工作記憶的要求越高，推理就差。 綜合以上三點(diǎn)，可以得出結(jié)論：在

31、句子加工過程中，只有視覺空間系統(tǒng)和中央執(zhí)行系統(tǒng)參與，語音環(huán)路沒有參加，它只是參與了結(jié)果推理過程。,31,（三）內(nèi)容與推理（1）,推理過程極大地依賴于有關(guān)的內(nèi)容（content）。 推理的難度更多地依賴于前提的內(nèi)容與個(gè)體已有知識的關(guān)系，而較少依賴于推理涉及的邏輯形式。,32,（三）內(nèi)容與推理（2）,前提內(nèi)容可以影響結(jié)論的抽取。 例如，Byrne給一組被試如下的前提： 如果她要寫一篇隨筆的話，她將呆在圖書館很晚。 她要寫一篇隨筆。 96%的被試得出如下結(jié)論： 她將呆在圖書館很晚。 另一組被試也得到與的前提，但同時(shí)還附加有1如果圖書館持續(xù)開館，她將呆在圖書館很晚。 這一組被試中只有38%的人得出的結(jié)

32、論。這說明引入1前提就鎖定了與的應(yīng)用。,33,（三）內(nèi)容與推理（3）,內(nèi)容對推理的影響在選擇任務(wù)中也表現(xiàn)得十分清楚。 在下面的具有抽象內(nèi)容的選擇任務(wù)中： 按照演繹推理的形式規(guī)則理論，被試應(yīng)該翻看（選擇） 看看是否有不是7的數(shù)字在背后和 看看是否有A在背面，因?yàn)橹挥?這兩種可能去證明原命題（所有一面是字母A的卡片，它的背面就有數(shù)字7）是錯(cuò)誤的。但被試很少按邏輯規(guī)則去正確選擇，他們常常作出錯(cuò)誤的選擇，最通常的選擇是翻看 和 （翻看 是不必要的）。 這種選擇任務(wù)的一般表達(dá)形式為：“如果p那么q?！闭_的選擇應(yīng)該是p和非q。,M,A,7,4,A,4,A,7,7,34,（三）內(nèi)容與推理（4）,但如果比較的規(guī)則表現(xiàn)為強(qiáng)制性關(guān)系，有十分明確的內(nèi)容，如“如果一個(gè)人能允許喝酒，那他們一定至少是21歲”。那么選擇任務(wù)類似于： 而實(shí)驗(yàn)中被試更多地正確選擇 與 。 這兩項(xiàng)選擇任務(wù)中邏輯規(guī)則都是一樣的，但一項(xiàng)是抽象的任務(wù)內(nèi)容，另一項(xiàng)任務(wù)卻十分具體，但被試在具體內(nèi)容的任務(wù)中推理更為正確，這說明內(nèi)容對推理的制約作用。,喝 酒,不喝酒,21,18,喝 酒,18,35,（三）內(nèi)容與推理（5）,怎樣解釋這種制約作用呢？ 人們認(rèn)為，任務(wù)中的主題內(nèi)容激活了實(shí)際的推理圖式（pragmatic reasoning schemas），而推理正依賴于這些圖式。,36,（四）推理與大腦,演繹推理的心理模型理論認(rèn)為